В России создают критически важную технологию будущего. Речь идет полном цикле разработки и производства ДНК-чипов — устройств, которые позволяют быстро и недорого анализировать.
Проект ведет команда ученых из Московского физико-технического института. О ходе работ рассказал* руководитель исследований, заведующий лабораторией нанобиотехнологий, ведущий научный сотрудник Центра геномных технологий и биоинформатики МФТИ Максим Никитин.
— ДНК-микрочип — это небольшая пластинка, на поверхности которой расположены миллионы микроскопических ячеек. В каждую из них помещен уникальный фрагмент синтетической ДНК (олигонуклеотид). Эти фрагменты работают как молекулярные «ловушки» или «зонды».
При нанесении на чип образца — например, ДНК человека, животного или растения — эти зонды выявляют и связываются с комплементарными участками, — пояснил ученый.
Это позволяет, добавил он, «просканировать» организмы на наличие тысяч конкретных генов за один раз. Так можно найти у человека предрасположенность к болезням или у растения — гены урожайности и устойчивости, — пояснил ученый.
По словам Максима Никитина, сегодня около 90% мирового рынка таких чипов контролирует американская компания Illumina. Ее технология — отраслевой стандарт. При этом зависимость мировой науки от этих чипов в текущий момент сравнима с зависимостью от операционной системы Windows в 1990-е годы.
В ответ на это в МФТИ разрабатывают собственную платформу — MIPT-BeadChip. Ее ключевая особенность — использование микроскопических шариков, на которые нанесены ДНК-зонды. Эти шарики с высокой плотностью размещаются на кремниевой подложке — до 2 миллионов индивидуальных зондов на квадратный сантиметр.
Для производства таких чипов, сообщил Максим Никитин, ученые МФТИ создали собственную линейку уникального оборудования. В том числе безмасочный литограф (установка для «рисования» микросхем) с разрешением около 400 нанометров.
Также был разработан специальный томограф, который в реальном времени может отслеживать единичные фотоны света внутри живого организма. Например, лабораторной мыши.
Вместе с тем, чтобы анализировать данные с чипов исследователи задействовали собственные разработки в сфере создания молекулярных нейронных сетей на основе ДНК. Такие системы состоят из сотен и тысяч олигонуклеотидов (коротких фрагментов ДНК или РНК) и способны распознавать сложные паттерны. Например, изображения или генетическую информацию.
По мнению исследователей, отечественные ДНК-чипы — необходимое условие для технологического суверенитета в биотехнологиях.
В целом, такие устройства кардинально ускорят разработки в сфере селекции новых видов и позволят быстрее выводить более продуктивные породы скота и устойчивые сорта растений.
ДНК-чипы также найдут применение медицине. Например, в сфере диагностики генетических заболеваний и персонализированного лечения.
———
* Доклад был представлен на заседании клуба «Разговоры За науку на Климентовском» 11 декабря 2025 года.